王 磊，王魯民，馮春雷，張 勛，周愛(ài)忠，張 禹，劉永利，齊廣瑞

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部遠(yuǎn)洋與極地漁業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090）

基于導(dǎo)流板形狀變化的雙開(kāi)縫曲面網(wǎng)板水動(dòng)力性能研究

王 磊，王魯民，馮春雷，張 勛，周愛(ài)忠，張 禹，劉永利，齊廣瑞

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部遠(yuǎn)洋與極地漁業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090）

開(kāi)展風(fēng)洞試驗(yàn)研究導(dǎo)流板形狀變化對(duì)雙開(kāi)縫曲面網(wǎng)板水動(dòng)力性能的影響，以優(yōu)化網(wǎng)板導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)，提高雙開(kāi)縫曲面網(wǎng)板的水動(dòng)力性能。試驗(yàn)設(shè)計(jì)4種導(dǎo)流板形狀的網(wǎng)板模型，分別為矩形、扇形、凸梯形和凹梯形，4塊網(wǎng)板模型的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)相同，展弦比2.5，葉板的曲率12%，雙層導(dǎo)流板的預(yù)設(shè)角度30°和25°，主面板角度12°，試驗(yàn)風(fēng)速28 m·s－1，沖角（α）范圍0°～70°，模型安裝于塔式六分量機(jī)械－應(yīng)變天平的立柱上，分別對(duì)網(wǎng)板所受到的阻力、升力和力矩進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果顯示：在網(wǎng)板升力系數(shù)方面，4塊網(wǎng)板模型的最大升力系數(shù)為Cy（凸梯形）＞Cy（矩形）＞Cy（扇形）＞Cy（凹梯形），具有凸梯形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)板模型的最大升力系數(shù)較高，為1.946（α＝47.5°）；在網(wǎng)板阻力系數(shù)方面，在沖角為 30°時(shí)，Cx（扇形）＞Cx（矩形）＞Cx（凹梯形）＞Cx（凸梯形），具有凸梯形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)板模型阻力系數(shù)較低；4塊網(wǎng)板模型的最大升阻比關(guān)系為Cy／Cx（凸梯形）＞Cy／Cx（矩形）＞Cy／Cx（扇形）＞Cy／Cx（凹梯形），具有凸梯形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)板模型最大升阻比較高，為 7.486（α＝30°）；在穩(wěn)性對(duì)比方面，扇形導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)網(wǎng)板模型穩(wěn)性較好，Cm絕對(duì)值與Cp變異系數(shù)分別為0.061和5.43%。試驗(yàn)表明，具有凸梯形導(dǎo)流板的雙開(kāi)縫曲面網(wǎng)板可以產(chǎn)生較大的升力，且阻力較小，具有良好的工作效果；具有扇形導(dǎo)流板的雙開(kāi)縫曲面網(wǎng)板穩(wěn)性較高。試驗(yàn)結(jié)果可為拖網(wǎng)網(wǎng)板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

網(wǎng)板；風(fēng)洞試驗(yàn)；水動(dòng)力性能；導(dǎo)流板

網(wǎng)板是拖網(wǎng)的重要屬具，連接于拖網(wǎng)網(wǎng)口兩側(cè)，在拖曳前行時(shí)靠水流產(chǎn)生水平作用力擴(kuò)張網(wǎng)口。配備水動(dòng)力性能優(yōu)良的網(wǎng)板可以提高捕撈生產(chǎn)效率，達(dá)到增產(chǎn)降耗的目的。通過(guò)調(diào)整網(wǎng)板的型式與結(jié)構(gòu)參數(shù)以優(yōu)化其水動(dòng)力性能是目前漁業(yè)裝備的一個(gè)研究方向，國(guó)外如日本、澳大利亞等漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)網(wǎng)板水動(dòng)力性能均開(kāi)展過(guò)研究，如福田賢吾等［1－2］對(duì)不同展弦比的立式曲面網(wǎng)板的水動(dòng)力特性進(jìn)行研究，并通過(guò)改變前后翼間隔和交錯(cuò)角，對(duì)雙翼型網(wǎng)板的水動(dòng)力性能進(jìn)行了研究；松田皎等［3］對(duì)展弦比1.67、彎曲度14.1%、上反角 12°、后退角15°的立式 V型曲面網(wǎng)板水動(dòng)力特性進(jìn)行了研究；樸倉(cāng)斗等［4］對(duì)不同展弦比的矩形網(wǎng)板水動(dòng)力性能進(jìn)行了研究；BROADHURST等［5］開(kāi)展了網(wǎng)板在拖網(wǎng)中的應(yīng)用性能對(duì)比研究；SALA等［6］對(duì)特性結(jié)構(gòu)網(wǎng)板開(kāi)展了模型與海上實(shí)物網(wǎng)板的試驗(yàn)對(duì)比。中國(guó)自20世紀(jì)80年代起，科研人員也進(jìn)行了網(wǎng)板水動(dòng)力性能的相關(guān)研究，如張勛等［7］、王錦浩等［8］分別對(duì)V型曲面網(wǎng)板水動(dòng)力性能開(kāi)展試驗(yàn)，分析網(wǎng)板不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其水動(dòng)力性能的影響；王明彥等［9］考察了上反角、后退角和展弦比對(duì)立式V型曲面網(wǎng)板水動(dòng)力性能的影響；徐寶生等［10］開(kāi)展了矩形Ⅴ型曲面網(wǎng)板和Ⅴ型網(wǎng)板生產(chǎn)性對(duì)比試驗(yàn)。目前的研究主要集中于網(wǎng)板不同型式結(jié)構(gòu)水動(dòng)力性能的差異，但在系列性優(yōu)化改進(jìn)網(wǎng)板結(jié)構(gòu)等方面尚需開(kāi)展相關(guān)基礎(chǔ)研究［11－12］。進(jìn)入21世紀(jì)后我國(guó)的近海與遠(yuǎn)洋漁業(yè)發(fā)展更為迅速，目前仍有較多的作業(yè)漁船及漁具裝備較為落后，還停留在十幾年前的裝備水平，網(wǎng)板的型式結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，需要進(jìn)一步改進(jìn)以提高其性能［13－14］。網(wǎng)板的性能優(yōu)化可以通過(guò)改變網(wǎng)板的結(jié)構(gòu)，包括展弦比、開(kāi)縫、V型板面折角、葉板曲率與角度等。例如，多翼型網(wǎng)板可提高網(wǎng)板穩(wěn)性［15］；立式V型曲面等開(kāi)縫網(wǎng)板可以更好的提升網(wǎng)板的擴(kuò)張性能［7－9］；橢圓型開(kāi)縫網(wǎng)板相比矩形平面網(wǎng)板可以更好的適應(yīng)劣質(zhì)海底作業(yè)［16－17］，調(diào)整網(wǎng)板的葉板形狀可以改善網(wǎng)板的水動(dòng)力性能，導(dǎo)流板作為網(wǎng)板前緣的導(dǎo)流裝置，通過(guò)改變網(wǎng)板的流態(tài)以優(yōu)化網(wǎng)板的水動(dòng)力性能［18－19］，導(dǎo)流板的形狀變化同樣會(huì)對(duì)流態(tài)產(chǎn)生影響，目前此類相關(guān)研究還比較少，本研究選取目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多的雙開(kāi)縫曲面網(wǎng)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型并開(kāi)展風(fēng)洞試驗(yàn)，通過(guò)變化網(wǎng)板導(dǎo)流板的形狀對(duì)比其水動(dòng)力性能差異，篩選具有較優(yōu)水動(dòng)力性能的導(dǎo)流板形狀結(jié)構(gòu)，以期為網(wǎng)板整體性能的優(yōu)化研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 網(wǎng)板模型結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與制作

試驗(yàn)網(wǎng)板模型為雙開(kāi)縫矩形曲面網(wǎng)板，網(wǎng)板的葉板由雙層導(dǎo)流板和一層主面板組成。本試驗(yàn)網(wǎng)板模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基于大展弦比中層拖網(wǎng)網(wǎng)板，網(wǎng)板面積一般在8～12 m2，試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诨窘Y(jié)構(gòu)參數(shù)一致的前提下簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)并等比例縮小，僅對(duì)導(dǎo)流板的葉片形狀進(jìn)行變化。網(wǎng)板模型的結(jié)構(gòu)及參數(shù)說(shuō)明見(jiàn)圖1。

試驗(yàn)用4塊網(wǎng)板模型的展弦比為2.5，網(wǎng)板模型投影面積均為0.160 m2，且各模型對(duì)應(yīng)導(dǎo)流板及主面板的投影面積相同，其它具體參數(shù)見(jiàn)表1，對(duì)4塊網(wǎng)板模型分別編號(hào)為1、2、3、4。制成的網(wǎng)板模型實(shí)物材質(zhì)為鋼，表面涂漆（圖2）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)風(fēng)洞為南京航空航天大學(xué)NH-2風(fēng)洞，該風(fēng)洞為串置雙試驗(yàn)段閉口回流風(fēng)洞，本次試驗(yàn)在小試驗(yàn)段中進(jìn)行，小試驗(yàn)段主要技術(shù)性能為：6 m（長(zhǎng)）×3 m（寬）×2.5 m（高），進(jìn)口截面積為7.18 m2，最大風(fēng)速可達(dá)到90 m·s－1，最小穩(wěn)定風(fēng)速為5 m·s－1。

本次測(cè)力試驗(yàn)采用塔式六分量機(jī)械－應(yīng)變天平進(jìn)行測(cè)量，試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶惭b示意圖見(jiàn)圖3。

試驗(yàn)采用的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)由前置放大器、4臺(tái)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。

圖1 雙縫矩形曲面網(wǎng)板模型結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)參數(shù)Fig.1 Structure and parameters of double-slit rectangular cambered otter board model注：L：網(wǎng)板翼弦長(zhǎng)；b：網(wǎng)板翼展長(zhǎng)；e：模型支點(diǎn)中心到前緣距離；B1，B2：導(dǎo)流板；A：主面板；γ1，γ2：導(dǎo)流板的角度；β：主面板的角度Note：L：chord；b：span；e：distance from the leading edge to the center pivot；B1，B2：deflector；A：main-panel；γ1，γ2：angle of the deflector；β：angle of themain panel

表1 網(wǎng)板模型主尺度及結(jié)構(gòu)參數(shù)說(shuō)明Tab.1 Dimension and structure parameters of otter board models

圖2 4塊網(wǎng)板模型及設(shè)計(jì)正視圖Fig.2 Four otter board models and front view of design注：網(wǎng)板模型1、2、3、4結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1；B1，B2：導(dǎo)流板；A：主面板Note：The structure parameters of4 otter-board models are shown in Tab.1；B1，B2：deflector；A：main-panel

圖3 網(wǎng)板模型風(fēng)洞試驗(yàn)安裝示意圖Fig.3 Installation instruction of otter board model in w ind tunnel

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嚓P(guān)參數(shù)定義

網(wǎng)板模型在風(fēng)洞中的試驗(yàn)安裝情況可見(jiàn)圖3。4塊網(wǎng)板模型按順序依次安裝到風(fēng)洞中的六分量機(jī)械天平底座上，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到28 m·s－1時(shí)（室溫為20℃），沖角由0°～70°進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，其中在沖角0°～50°區(qū)間，每間隔 2.5°為一個(gè)測(cè)錄數(shù)據(jù)點(diǎn)，沖角50°過(guò)后，每間隔5°為測(cè)錄數(shù)據(jù)點(diǎn)，共計(jì)25組數(shù)據(jù)，包括阻力系數(shù)Cx、升力系數(shù)Cy、俯仰力矩系數(shù)Cm與壓力中心系數(shù)Cp。

試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮陲L(fēng)洞試驗(yàn)段中相關(guān)參數(shù)定義如圖4所示。圖4中0點(diǎn)為力矩參考點(diǎn)，即模型底部的打孔處。在試驗(yàn)過(guò)程中，模型的阻力由天平沿X軸方向的力提供，升力由天平沿Z軸方向的力提供，俯仰力矩由天平繞Z軸方向的My元提供。

圖4 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮陲L(fēng)洞中相關(guān)參數(shù)定義示意圖Fig.4 Param eter definition diagram of testmodel in w ind tunnel注：FL：升力；FD：阻力；M：俯仰力矩；V：風(fēng)速Note：FL：lift；FD：drag；M：pitch moment；V：wind speed

本期試驗(yàn)風(fēng)速取V＝28 m·s－1，此時(shí)雷諾數(shù)（粘性系數(shù)），處于網(wǎng)板模型試驗(yàn)的自動(dòng)模型區(qū)［7，20］。

1.3.2 試驗(yàn)測(cè)量網(wǎng)板參數(shù)定義

三分力：升力FL、阻力FD、俯仰力矩M（繞支點(diǎn)），同時(shí)測(cè)出壓力中心點(diǎn)離網(wǎng)板前端距離d＝e－（M／N）［9］，（N為法向力）。

以上公式中空氣密度 ρ＝1.225 kg·m－3，S為網(wǎng)板投影面積（m2），L為網(wǎng)板翼弦長(zhǎng)（m）。

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)都進(jìn)行了支架干擾修正，支架干擾修正采用直接扣除光支桿的方法來(lái)完成。

2 結(jié)果與分析

試驗(yàn)獲得網(wǎng)板模型的阻力系數(shù)Cx、升力系數(shù)Cy、俯仰力矩系數(shù)Cm與壓力中心系數(shù)Cp。優(yōu)化網(wǎng)板的水動(dòng)力性能主要是提高Cy，降低Cx并保證其穩(wěn)性，網(wǎng)板的穩(wěn)性可以通過(guò)網(wǎng)板的Cm與Cp來(lái)分析比較［21］。將Cy與Cx進(jìn)行比值處理，獲得的數(shù)值Cy／Cx即為升阻比，也是判定網(wǎng)板水動(dòng)力性能優(yōu)劣的重要因子［19］。為了清楚地分析4塊網(wǎng)板模型的水動(dòng)力性能差異，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)分組并制成 Cx—α，Cy—α，C y／Cx—α曲線圖，見(jiàn)圖 5。

2.1 阻力系數(shù)與升力系數(shù)

圖5中Cx—α與Cy—α曲線圖分別表示了4塊網(wǎng)板模型的阻力系數(shù)Cx與升力系數(shù)Cy隨迎流沖角α的變化曲線。在沖角大于20°之后，Cx與α基本成正比關(guān)系，2號(hào)網(wǎng)板模型的Cx較高；同時(shí)2號(hào)網(wǎng)板模型的Cy在α角度35°之前較高，最大升力系數(shù)為 1.687（α＝35°），3號(hào)網(wǎng)板模型的最大升力系數(shù)最高，為 1.946（α＝47.5°）。分析表明具有凸梯形結(jié)構(gòu)導(dǎo)流板的網(wǎng)板可產(chǎn)生較高的升力。

2.2 升阻比

圖5中 Cy／Cx—α曲線顯示在沖角 α＜22.5°時(shí)，1號(hào)與2號(hào)網(wǎng)板模型的升阻比Cy／Cx較高，最大升阻比分別為6.507（α＝22.5°）和6.328（α＝22.5°），3號(hào)網(wǎng)板模型具有較高的最大升阻比，為7.486（α＝30°）。分析表明，網(wǎng)板的導(dǎo)流板形狀為凸梯形可以獲得較高的升阻比。

2.3 穩(wěn)性分析

網(wǎng)板的穩(wěn)定性是指網(wǎng)板的動(dòng)穩(wěn)定性，包括動(dòng)力穩(wěn)定和靜力穩(wěn)定，主要是指網(wǎng)板在作業(yè)沖角前進(jìn)時(shí)，不易產(chǎn)生側(cè)翻和傾倒，且在網(wǎng)板傾斜甚至傾倒的狀態(tài)下具有恢復(fù)工作狀態(tài)的能力［18－19］。網(wǎng)板穩(wěn)性的分析方法有多種，根據(jù)楊吝［17，22］譯作，可以通過(guò)俯仰力矩系數(shù)和壓力中心系數(shù)分析網(wǎng)板的穩(wěn)性。

圖5 網(wǎng)板模型各自C x，C y及 C y／C x與沖角的關(guān)系Fig.5 Changing curve grouping com parison of C x，C y and C y／C x along w ith the angle of attackαchanged for otter board models

俯仰力矩也稱縱向力矩，是指作用在網(wǎng)板模型的空氣動(dòng)力對(duì)其重心所產(chǎn)生的力矩沿橫軸的分量，一般轉(zhuǎn)換為俯仰力矩系數(shù)Cm來(lái)分析比較。俯仰力矩可分為上俯仰力矩與下俯仰力矩，一般通過(guò)正負(fù)區(qū)分，圖中看出Cm值存在正負(fù)，其絕對(duì)值的大小表示了俯仰力矩的高低，一般俯仰力矩系數(shù)越趨于0時(shí)表示該網(wǎng)板的俯仰穩(wěn)性越優(yōu)，比較網(wǎng)板作業(yè)沖角對(duì)應(yīng)的Cm絕對(duì)值即可判斷網(wǎng)板穩(wěn)性高低，這里可根據(jù)各網(wǎng)板模型最大升阻比Cy／Cx對(duì)應(yīng)沖角α?xí)r的Cm絕對(duì)值來(lái)進(jìn)行判斷，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，2號(hào)網(wǎng)板模型在最大升阻比Cy／Cx對(duì)應(yīng)沖角α?xí)r的Cm絕對(duì)值最低，為0.061，穩(wěn)性較好。

表2 4塊網(wǎng)板模型最大升阻比對(duì)應(yīng)沖角α?xí)r的C m絕對(duì)值Tab.2 Absolute value C m at the angle of attackαcorresponding themaximum lift-drag ratio of 4 otter board models

利用壓力中心系數(shù)來(lái)判斷網(wǎng)板穩(wěn)性一般是通過(guò)分析最大升阻比時(shí)沖角前后5°范圍之內(nèi)的Cp變異系數(shù)來(lái)比較，該系數(shù)越小，網(wǎng)板穩(wěn)性越好［22］。計(jì)算所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，2號(hào)網(wǎng)板模型的Cp變異系數(shù)最低，為4.43%。

表3 4塊網(wǎng)板模型最大升阻比時(shí)沖角前后5°范圍C p變異系數(shù)Tab.3 Variable coefficient of C p at the range of 5°before and after the angle of attackα corresponding themaximum lift-drag ratio of 4 otter board m odels

通過(guò)上述兩種方法對(duì)4塊網(wǎng)板模型的穩(wěn)性進(jìn)行比較分析，得出的結(jié)論均表明具有扇形導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)的網(wǎng)板具備較好的穩(wěn)性。

3 討論

網(wǎng)板模型風(fēng)洞試驗(yàn)是網(wǎng)板水動(dòng)力性能研究的方法之一，影響網(wǎng)板水動(dòng)力性能的試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素也較多，如展弦比、面板數(shù)量、縫口寬度、面板曲率、V型折角等［19－21］，常用的基礎(chǔ)研究方法是改變網(wǎng)板結(jié)構(gòu)的1個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)試驗(yàn)［1，7－8，23－24］，或改變多個(gè)參數(shù)開(kāi)展試驗(yàn)［2－4，9］，在確定結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，可開(kāi)展模型試驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證其性能［16－17，25－26］。開(kāi)縫式網(wǎng)板的導(dǎo)流板可以通過(guò)導(dǎo)引水流，調(diào)整網(wǎng)板的水阻力和擴(kuò)張力［18，27］，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)為單因素試驗(yàn)，即通過(guò)改變導(dǎo)流板形狀來(lái)分析4塊網(wǎng)板模型的水動(dòng)力性能差異，為網(wǎng)板型式結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供參考。

3.1 網(wǎng)板的升力與阻力

網(wǎng)板的升力也即擴(kuò)張力，來(lái)自于網(wǎng)板受迎流作用時(shí)在垂直來(lái)流方向上產(chǎn)生的分力，用于擴(kuò)張拖網(wǎng)網(wǎng)口。試驗(yàn)表明，4塊網(wǎng)板模型的最大升力系數(shù)為Cy（凸梯形）＞Cy（矩形）＞Cy（扇形）＞Cy（凹梯形），從導(dǎo)流板形狀分析來(lái)看，導(dǎo)流板面積分布越趨向中心，則產(chǎn)生的升力越大，樸倉(cāng)斗等［4］在研究網(wǎng)板面板的后退角Λ中發(fā)現(xiàn)，后退角的適當(dāng)增加可以提高網(wǎng)板的升力系數(shù)，其結(jié)果分析與葉板的面積分布有一定關(guān)系。目前實(shí)際應(yīng)用的網(wǎng)板有較多采用此種結(jié)構(gòu)的葉板結(jié)構(gòu)，以提高網(wǎng)板材料的利用效率，獲得較高的網(wǎng)板擴(kuò)張力。

網(wǎng)板的水阻力，即網(wǎng)板拖曳前行時(shí)受到的迎流向阻力，為便于對(duì)比，選取作業(yè)沖角α＝30°對(duì)應(yīng)的4塊模型網(wǎng)板的Cx值進(jìn)行對(duì)比，此沖角對(duì)應(yīng)各模型網(wǎng)板的升阻比較高，可以作為理論作業(yè)沖角［19－20］。數(shù)據(jù)表明，Cx（扇形）＞Cx（矩形）＞Cx（凹梯形）＞Cx（凸梯形），具有凸梯形結(jié)構(gòu)導(dǎo)流板的網(wǎng)板模型阻力系數(shù)最低，可見(jiàn)導(dǎo)流板后部凸梯形結(jié)構(gòu)可以改善面板背部流態(tài)，使網(wǎng)板阻力降低［16］。

3.2 網(wǎng)板的升阻比與穩(wěn)性

網(wǎng)板的升阻比也可以稱為網(wǎng)板工作效率，具備良好工作效率的網(wǎng)板可以在降低網(wǎng)板阻力的同時(shí)提高網(wǎng)板擴(kuò)張力。試驗(yàn)表明，Cy／Cx（凸梯形）＞Cy／Cx（矩形）＞Cy／Cx（扇形）＞Cy／Cx（凹梯形），可見(jiàn)，凸梯形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流板設(shè)計(jì)具有較高的升阻比，即合理增加導(dǎo)流板中心面積的分布可以改善網(wǎng)板背部流態(tài)，提高網(wǎng)板工作效率［4］。

網(wǎng)板的作業(yè)穩(wěn)定性也非常重要，在拖網(wǎng)拖曳過(guò)程中，網(wǎng)板在工作沖角時(shí)不會(huì)前后左右晃動(dòng)以保證網(wǎng)板的工作效率［13］。本文采用2種方法分析4塊網(wǎng)板模型的穩(wěn)性，結(jié)論表明具有圓弧導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)網(wǎng)板模型的穩(wěn)性較優(yōu)，對(duì)比矩形結(jié)構(gòu)網(wǎng)板，圓形葉板的網(wǎng)板更適宜在高低不平的海底拖曳［11］。

4 小結(jié)

本試驗(yàn)研究得出，具有凸梯形導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)的雙開(kāi)縫曲面網(wǎng)板具有較高的升力系數(shù)，同時(shí)具有較大的升阻比，該形狀導(dǎo)流板設(shè)計(jì)可以改良雙開(kāi)縫曲面網(wǎng)板的水動(dòng)力性能。試驗(yàn)結(jié)果也表明具有扇形形狀導(dǎo)流板的網(wǎng)板穩(wěn)性較好，說(shuō)明導(dǎo)流板的后部采用平滑的扇面弧形結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)提高雙開(kāi)縫曲面網(wǎng)板的整體穩(wěn)性。本試驗(yàn)的研究結(jié)果可以為不同型式網(wǎng)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定參考。

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Research of deflector shape on hydrodynam ic performances of double-slotted cambered otter-board

WANG Lei，WANG Lu-min，F(xiàn)ENG Chun-lei，ZHANG Xun，ZHOU Ai-zhong，ZHANG Yu，LIU Yong-li，QIGuang-rui
（Key Laboratory of Oceanic and Polar Fisheries，Ministry of Agriculture；East China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shanghai 200090，China）

In order to improve the hydrodynamic performance of double-slotted cambered otter board by optimizing the deflector structure，the effect of the deflector shape of double-slotted cambered otter board on hydrodynamic performanceswas investigated bymodel wind tunnel test.Four deflector shapes were designed in otter-board models：rectangle，fan shape，convex trapezoid and concave trapezoid.The basic structural parameters of four otter-board modelswere the same，the aspect ratio was 2.5，the camber ratio was 12%，the angle of double-layer deflector was 30°and 25°，and the angle ofmain-panel was 12°.The otter-boards modelswere installed on the six-componentmechanical tower-balance separately，and the testwas conducted in wind tunnelwith the flow velocity at28 m·s－1and the angle of attackαmeasured from 0°to 70°to obtain drag coefficients Cx，lift coefficient Cy，pressure-center coefficient Cp，calculated lift to drag ratio Cy／Cxand to give the relation curve of these values and angle of attackα.For comparison in the lift coefficient of four otter-board models，the results showed that the relationship of the maximum lift coefficient Cybetween four otter-board modelswas Cy（convex trapezoid）＞Cy（rectangle）＞Cy（fan shape）＞Cy（concave trapezoid），themaximum lift coefficient Cyof the otter-board modelwith convex trapezoid structure was higher，itwas 1.946（α＝47.5°）.For comparison in the drag coefficient of four otter-board models，the results showed that the relationship of the drag coefficient Cxbetween four otter-boardmodels at the attack angel of30°was Cx（fan shape）＞Cx（rectangle）＞Cx（concave trapezoid）＞Cx（convex trapezoid），the drag coefficient Cxof the otter-board modelwith convex trapezoid structure was lower.For comparison in the lift to drag ratio of four otter-board models，the results showed that the relationship of the maximum lift to drag ratio Cy／Cxbetween four otter-board modelswas Cy／Cx（convex trapezoid） ＞Cy／Cx（rectangle）＞Cy／Cx（fan shape）＞Cy／Cx（concave trapezoid），the maximum lift to drag ratio Cy／Cxof the otter-board model with convex trapezoid structure was higher，it was 7.486（α＝30°）.In comparison of stability，the stability of otter board model with double fan deflector structure was better，and its lower absolute value of Cmand variable coefficient Cpwere 0.061 and 5.43%respectively.Therefore，the double-slotted cambered otter-board with convex trapezoidal deflector could provide larger lift and have good working effect，the double-slotted cambered otterboard with fan shaped deflector had the higher stability.The resultswould offer the reference for the structural optimization design of trawl otter board.

otter board；wind tunnel test；hydrodynamic performances；deflector

S 971.4

A

1004－2490（2017）06－0682－08

2017－05－08

國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目（2013BAD13B03）

王 磊（1980－），男，助理研究員，碩士，研究方向：漁業(yè)工程。E-mail：Emperor0228＠163.com

張 勛，研究員。E-mail：zhangxun007＠hotmail.com